编译原理实验--实验三 预测分析法判断算术表达式的正确性--Python实现

目录

一、实验目的和要求

二、实验内容

三、实验环境

四、实验步骤

1、语法分析所依据的文法；

2、给出消除左递归及提取左公因子的LL(1)文法；

3、预测分析表

 4、关键代码

五、实验结果与分析

一、实验目的和要求

1. 理解自顶向下语法分析方法；
2. 用预测分析技术实现语法分析器；
3. 熟练掌握预测分析程序的构造方法。

二、实验内容

        算术表达式的文法是G[E]：

E→E+T| E-T | T

T→T*F| T/F | F

F→(E)| i

        用预测分析法按文法G[E]对算术表达式（包括+、-、*、/、(、)的算术表达式）进行语法分析，判断该表达式是否正确。

三、实验环境

处理器     AMD Ryzen 7 5800H with Radeon Graphics3.20 GHz

机带RAM   16.0 GB(13.9 GB可用)

Win10家庭版20H2 X64  

PyCharm 2012.2

Python 3.10

四、实验步骤

1、阅读课本有关章节，将上述算术表达式的文法改造成LL(1)文法G’[E],即消除左递归和提取左公因子；

2、设计出文法G’[E]的预测分析表；

3、按算法4.5（P132）编写预测分析程序。（思考：预测分析程序包括四种动作——推导、匹配、接受、出错，详见P131，这些动作如何实现？）

1、语法分析所依据的文法；

      算术表达式的文法是G[E]：

E→E+T| E-T | T

T→T*F| T/F | F

F→(E)| i

2、给出消除左递归及提取左公因子的LL(1)文法；

将文法G[E]改造为LL(1)文法如下：

G’[E]：

E →  TE’

E’ → +TE’| -TE’|ε

T  →  FT’

T’→  *FT’|/FT’|ε

F  → (E)| i

3、预测分析表

 4、关键代码

<简要说明程序中所用到的主要变量、数组的作用，主要函数或过程的功能；给出主要功能实现的关键代码，如推导或匹配动作的实现，并加上适当的注释>

<!--BianYiYuanLiShiYan/yufafenxi_LL1.py-->

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2021/12/11 9:58
# @Author : LanXiaoFang
# @Site : 
# @File : yufafenxi_LL1.py
# @Software: PyCharmimport cifafenxi_LL1class Stack():  # 定义类def __init__(self):  # 产生一个空的容器self.__list = []def push(self, item):  # 入栈self.__list.append(item)def pop(self):  # 出栈return self.__list.pop()def speek(self):  # 返回栈顶元素return self.__list[-1]def is_empty(self):  # 判断是否已为空return not self.__listdef size(self):  # 返回栈中元素个数return len(self.__list)# 用来存储从txt文件中读取的字符串
aa = " "
# 用来标记字符
pp = 0
# 非终结符表
VN = ["E", "e", "T", "t", "F"]
# 终结符表 l->/ m->% i->id n->num
VT = ['*', 'l', 'm', '+', '-', '(', ')', 'i', 'num', '#']Fa = ["Te", "+Te", "-Te", "", "Ft", "*Ft", "nFt", "mFt", "", "(E)", "i", "num"]F = ["E->", "E'->", "E'->", "E'->", "T->", "T'->", "T'->", "T'->", "T'->", "F->", "F->", "F->"]
# 构造预测分析表,-1表示出错，-2表示该行终结符的follow集合，用于错误处理
analysis_table = [[-2, -2, -2, -2, -2, 0, -1, 0, 0, -1],[-2, -2, -2, 1, 2, -2, 3, -2, -2, 3],[-2, -2, -2, -1, -1, 4, -1, 4, 4, -1],[5, 6, 7, 8, 8, -2, 8, -2, -2, 8],[-2, -2, -1, -1, -1, 9, -1, 10, 11, -2]
]
# 定义栈
stack = Stack()# 判断字符x是否是终结符
def includevt(x):if x in VT:return 1else:return 0# 查找非终结符，终结符 在预测分析表中的坐标，返回坐标对应信息
def includean(x, a):# 非终结符for i in range(len(VN)):if VN[i] == x:break# 终结符for j in range(len(VT)):if VT[j] == a:breakreturn analysis_table[i][j]# 错误处理
def destory():flag = 0flagg = 0# 将 "#"和文法开始符依次压入栈中stack.push('#')# 将第一个非终结符入栈stack.push(VN[0])# 把第一个输入符号读入a, aaglobal ppa = aa[pp]x = ""while x != '#':# print(stack.__dict__.values())if flag == 0:# 把栈顶符号弹出并放入x = stack.pop()flag = 0#  如果a是终结符if includevt(a) == 1:if includevt(x) == 1:if a == x:if a == '#':flagg = 1print(x, "\t\t", a, "\t\t", " 结束")return 1else:print(x, "\t\t", a, "\t\t", " 匹配终结符", x)pp = pp + 1# 将下一输入符号读入aa = aa[pp]else:flag = 1print(x, "\t\t", a, "\t\t", " 出错 ,跳过", a)pp = pp + 1a = aa[pp]elif includean(x, a) >= 0:h = includean(x, a)print(x, "\t\t", a, "\t\t", " 展开非终结符 ", F[h], Fa[h])if Fa[h] in aa:stack.push(Fa[h])else:aF = Fa[h][::-1]for i in range(len(aF)):stack.push(aF[i])elif includean(x, a) == -1:flag = 1print(x, "\t\t", a, "\t\t", " 出错 ,从栈顶弹出", x)x = stack.pop()else:flag = 1print(x, "\t\t", a, "\t\t", " 出错 ,跳过", a)pp = pp + 1a = aa[pp]else:flag = 1print(x, "\t\t", a, "\t\t", " 出错 ,跳过", a)pp = pp + 1a = aa[pp]if flagg == 0:print(x, "\t\t", a, "\t\t", " 结束 \n")aa = cifafenxi_LL1.main()
print("语法分析工程如下 :")
print('-' * 20, '文法如下', '-' * 20)
print("E->TE'")
print("E'->+TE'|-TE'|~")
print("T->FT'")
print("T'->*FT'|/FT'|%FT'|~")
print("F->(E)|id|num")
print("要分析的语句是 :", aa)
print("语法分析工程如下 :")
print("栈顶元素 \t\t 当前单词记号 \t\t 动作 ")
print("-" * 50)
destory()

<!--BianYiYuanLiShiYan/cifafenxi_LL1.py-->

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2021/12/11 9:57
# @Author : LanXiaoFang
# @Site : 
# @File : cifafenxi_LL1.py
# @Software: PyCharmimport reclass Token(object):# 初始化def __init__(this):# 存储分词的列表this.results = []# 行号this.lineno = 1# 关键字this.keywords = ['auto', 'struct', 'if', 'else', 'for', 'do', 'while', 'const','int', 'double', 'float', 'long', 'char', 'short', 'unsigned','switch', 'break', 'defalut', 'continue', 'return', 'void', 'static','auto', 'enum', 'register', 'typeof', 'volatile', 'union', 'extern']'''regex中：*表示从0-， +表示1-， ？表示0-1。对应的需要转义{ 表示限定符表达式开始的地方 \{() 标记一个子表达式的开始和结束位置。子表达式可以获取共以后使用：\( \)r表示原生字符串。'''Keyword = r'(?P<Keyword>(auto){1}|(double){1}|(int){1}|(if){1}|' \r'(#include){1}|(return){1}|(char){1}|(stdio\.h){1}|(const){1})'# 运算符Operator = r'(?P<Operator>\+\+|\+=|\+|--|-=|-|\*|#|\*=|/=|/|%=|%)'# 分隔符/界符Separator = r'(?P<Separator>[,:\{}:)(<>])'# 数字: 例如：1 1.9Number = r'(?P<Number>\d+[.]?\d+)'# 变量名 不能使用关键字命名ID = r'(?P<ID>[a-zA-Z_][a-zA-Z_0-9]*)'# 方法名 {1} 重复n次Method = r'(?P<Method>(main){1}|(printf){1})'# 错误  \S 匹配任意不是空白符的字符# Error = r'(?P<Error>.*\S+)'Error = r'\"(?P<Error>.*)\"'# 注释  ^匹配行的开始 .匹配换行符以外的任意字符 \r回车符 \n换行符Annotation = r'(?P<Annotation>/\*(.|[\r\n])*/|//[^\n]*)'# 进行组装，将上述正则表达式以逻辑的方式进行拼接, 按照一定的逻辑顺序# compile函数用于编译正则表达式，生成一个正则表达式对象this.patterns = re.compile('|'.join([Annotation, Keyword, Method, ID, Number, Separator, Operator, Error]))# 读文件def read_file(this, filename):with open(filename, "r", encoding="UTF-8") as f_input:return [line.strip() for line in f_input]# 结果写入文件def write_file(this, lines, filename='results.txt'):with open(filename, "a") as f_output:for line in lines:if line:f_output.write(line)else:continuedef get_token(this, line):# finditer : 在字符串中找到正则表达式所匹配的所有字串， 并把他们作为一个迭代器返回for match in re.finditer(this.patterns, line):# group()：匹配的整个表达式的字符 # yield 关键字：类似return ，返回的是一个生成器，generatoryield (match.lastgroup, match.group())def run(this, line, flag=True):tokens = []for token in this.get_token(line):if flag:tokens.append(token)print("line %3d :" % this.lineno, token)'''else:yield "line %3d :" % this.lineno + str(token) + "\n"'''return tokensdef printrun(this, line, flag=True):for token in this.get_token(line):if flag:print("lines x: ", token)def main():token = Token()filepath = input("请输入文件路径：")print('-' * 20, '词法分析', '-' * 20)lines = token.read_file(filepath)tokenss = []for line in lines:tokens = token.run(line, True)for i in tokens:tokenss.append(i[1])return tokenss

五、实验结果与分析